Trippelpunkt Kjennetegn ved vann, cykloheksan og benzen



den trippelpunkt er et begrep innen termodynamikk som refererer til temperatur og trykk der det samtidig er tre faser av et stoff i en tilstand av termodynamisk likevekt. Dette punktet eksisterer for alle stoffer, selv om betingelsene der de oppnås varierer sterkt mellom hver.

Et trippelpunkt kan også involvere mer enn en fase av samme type for en bestemt substans; det vil si at to forskjellige faser av fast, væske eller gass observeres. Helium, spesielt helium-4-isotopen, er et godt eksempel på et trippelpunkt som involverer to individuelle væskefaser: normal og overflødig væske.

index

  • 1 Kjennetegn ved trippelpunktet
  • 2 Tredobbelt vannpunkt
  • 3 Trippelpunkt for cykloheksan
  • 4 trippelt punkt benzen
  • 5 referanser

Kjennetegn ved trippelpunktet

Det tredobbelte punktet av vann brukes til å definere Kelvin, basenheten for termodynamisk temperatur i det internasjonale systemet av enheter (SI). Denne verdien er fastsatt per definisjon i stedet for målt.

Triple punkter for hver substans kan observeres ved hjelp av fasediagrammene, som trekkes grafikk som tillater å demonstrere grensebetingelsene i de faste faser, flytende, i gassform (og andre, i spesielle tilfeller) av et stoff, mens den de utøver endringer i temperatur, trykk og / eller oppløselighet.

Et stoff kan bli funnet ved dets smeltepunkt hvor det faste stoffet møter væsken; Det kan også bli funnet ved sitt kokepunkt hvor væsken møter gassen. Det er imidlertid på trippelpunktet der alle tre faser er oppnådd. Disse diagrammene vil være forskjellige for hvert stoff, slik det vil sees senere.

Tredobbeltpunktet kan brukes effektivt ved kalibrering av termometre, ved bruk av trippelpunktceller.

Disse er prøver av stoffer under isolerte forhold (inne i glass "celler") som er ved sitt trippelpunkt med kjente temperatur- og trykkforhold, og dermed lette studiet av nøyaktigheten av termometermålinger.

Studiet av dette konseptet har også blitt brukt i utforskningen av planeten Mars, hvor det ble forsøkt å vite havnivået under oppdrag som ble utført i 1970-tallet.

Tredobbelt vannpunkt

De nøyaktige betingelser for trykk og temperatur til hvilken vannet eksisterer i alle tre faser i væske, og is -vann damp-likevekt finner sted ved en temperatur av 273,16 K nøyaktig (0,01 ° C) og partielle damptrykket av 611.656 pascal (0.00603659 atm).

På dette tidspunktet er det mulig å konvertere stoffet til noen av de tre faser med minimal endring i temperatur eller trykk. Selv om systemets totale trykk kan ligge over det nødvendige for trippelpunktet, dersom partialtrykket av damp er på 611.656 Pa, vil systemet nå trippelpunktet like.

Det er mulig å observere i det forrige bildet representasjonen av trippelpunktet (eller trippelpunkt, på engelsk) av et stoff hvis diagram er lik det for vann, i henhold til temperatur og trykk som kreves for å nå denne verdien.

Ved vann er dette punktet det minste trykket der flytende vann kan eksistere. Ved trykk mindre enn dette trippelpunktet (for eksempel i vakuum) og når en konstant trykkvarme brukes, vil den faste isen konvertere direkte til vanndamp uten å passere gjennom væske; Dette er en prosess som kalles sublimering.

Utover dette minstetrykket (stp), vil isen smelte først for å danne flytende vann, og først da vil det fordampe eller koke for å danne damp.

For mange stoffer er temperaturverdien ved sitt trippelpunkt den laveste temperaturen ved hvilken væskefasen kan eksistere, men dette skjer ikke når det gjelder vann. For vann skjer dette ikke, siden isets smeltepunkt avtar, avhengig av trykket, som vist ved den grønne prikkede linjen i den forrige figuren.

I høytrykksfaser har vannet et ganske komplisert fasediagram, hvor femten kjente isfaser er vist (ved forskjellige temperaturer og trykk), i tillegg til ti forskjellige trepunktspunkter som visualiseres i følgende figur:

Det kan bemerkes at i høytrykksforhold kan is eksistere i likevekt med væsken; Diagrammet viser at smeltepunktene øker med trykk. Ved konstant lave temperaturer og økende trykk kan dampen omdannes direkte til is uten å gå gjennom væskefasen.

De forskjellige forholdene som oppstår i planeter hvor trippelpunktet er studert (Jord på havnivå og i ekvatorialområdet i Mars) er også representert i dette diagrammet..

Diagrammet viser at trippelpunktet varierer avhengig av sted på grunn av atmosfærisk trykk og temperatur, og ikke bare av eksperimentets inngrep.

Trippelpunkt for cykloheksan

Sykloheksan er en cykloalkan som har molekylformelen av C6H12. Denne substansen har den eiendommelighet at trippelpunktet tilstander som kan spilles lett, som i tilfellet med vann, siden dette punktet er ved en temperatur på 279,47 K og et trykk på 5,388 kPa.

Under disse forholdene har forbindelsen blitt observert å koke, størkne og smelte med minimal endring i temperatur og trykk.

Bensentrippunkt

I et tilfelle som ligner cykloheksan, benzen (organisk forbindelse med kjemisk formel C6H6) har lett gjengitt tredobbeltpunktsbetingelser i et laboratorium.

Dens verdier er 278,5 K og 4,83 kPa, så det er også vanlig å eksperimentere med denne komponenten på nybegynnernivå.

referanser

  1. Wikipedia. (N.d.). Wikipedia. Hentet fra en.wikipedia.org
  2. Britannica, E. (1998). Encyclopedia Britannica. Hentet fra britannica.com
  3. Kraft, N. (s.f.). Nuclear Power. Hentet fra nuclear-power.net
  4. Wagner, W., Saul, A., & Prub, A. (1992). Internasjonale ligninger for trykket langs smeltingen og langs sublimasjonskurven for vanlig vann. Bochum.
  5. Penoncello, S.G., Jacobsen, R.T., & Goodwin, A.R. (1995). En termodynamisk egenskapsformulering for cykloheksan.